簡(jiǎn)述物化-生化組合工藝在漿染廢水處理中的應(yīng)用

岑儼君

（廣東省環(huán)境保護(hù)工程研究設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510030）

引言

漿染是現(xiàn)代服裝產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)。漿染廢水具有廢水量大、有機(jī)物濃度高、pH值及溫度較高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，是工業(yè)廢水治理中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

廣東某印染基地配備污水處理廠，總處理規(guī)模為6萬噸/天，但隨著周邊企業(yè)（大多是牛仔布生產(chǎn)企業(yè)）的增多及產(chǎn)品調(diào)整，所排放的廢水含高濃度的有機(jī)物、鹽分及硫化物，使得進(jìn)入污水處理廠的污水濃度增高，原污水處理系統(tǒng)負(fù)荷提高，超過原系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍，處理能力無法滿足企業(yè)生產(chǎn)需求。

為此，印染基地亟需新建一套針對(duì)高濃度廢水進(jìn)行單獨(dú)處理的污水處理系統(tǒng)，污水處理后達(dá)到相關(guān)規(guī)定，再排入基地現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理，從而降低基地原污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，提高處理效率。

1 工程概況

1.1 漿染廢水特性分析

該印染基地廢水量大，且大部分企業(yè)采用改性淀粉漿料，少量采用聚乙烯醇（PVA），廢水有機(jī)物濃度高，可生化性好，適合采用生化處理工藝。廢水pH值和溫度較高，影響后續(xù)生化效果，所以生化前需要進(jìn)行酸堿中和冷卻降溫預(yù)處理。漿染過程采用硫化染料，廢水中硫化物濃度較高，對(duì)硝化反應(yīng)有一定的抑制作用[1]，在生物處理預(yù)處理階段需進(jìn)行硫化物的去除。廢水中含有部分難降解有機(jī)物，需通過合理的厭氧水解處理，進(jìn)一步提升廢水可生化性。廢水中硫化物濃度高，硫化物在厭氧產(chǎn)甲烷階段會(huì)對(duì)產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行抑制，因此需要慎重選擇厭氧工藝。

1.2 工程規(guī)模與進(jìn)出水水質(zhì)

該漿染廢水設(shè)計(jì)處理量為15 000 m3/d，本項(xiàng)目將對(duì)高濃度的漿染廢水進(jìn)行單獨(dú)處理，在其達(dá)到相關(guān)要求的標(biāo)準(zhǔn)后排入工業(yè)園現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)。本項(xiàng)目處理后的廢水CODCr、pH值、SS及TP需達(dá)到當(dāng)?shù)匾笈欧畔拗?，BOD5及硫化物需達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限制》（DB 44/26-2001）[2]中第二時(shí)段三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)詳見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

1.3 確定工藝流程

根據(jù)廢水特性，結(jié)合相關(guān)工程案例，確定本項(xiàng)目處理工藝采用“物化+生物組合工藝”，具體工藝流程見圖1，表2。

圖1 工藝流程圖

表2 各階段主要污染物處理效率預(yù)測(cè)

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 預(yù)處理單元

2.1.1 格柵

廢水中含有細(xì)小纖維、毛屑等雜物，雜物進(jìn)入后續(xù)處理階段將影響后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行，本項(xiàng)目設(shè)置格柵去除污水中的雜物，保護(hù)后續(xù)設(shè)備不被雜物損壞。廢水經(jīng)格柵機(jī)后自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

設(shè)計(jì)流量：15 000 m3/d

（2）主要工程內(nèi)容

2.1.2 調(diào)節(jié)池

調(diào)節(jié)池雖不具水處理功能，但其對(duì)處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有非常重要的作用。本項(xiàng)目水質(zhì)、水量波動(dòng)較大，需通過調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量、均衡水質(zhì)，避免因水質(zhì)、水量波動(dòng)而對(duì)水處理系統(tǒng)造成影響[3]。

另外，本項(xiàng)目漿染廢水進(jìn)水最高溫度達(dá)50 ℃，因此設(shè)置冷卻塔對(duì)調(diào)節(jié)池提升廢水進(jìn)行降溫處理，將廢水降溫至10～12 ℃，以利于后續(xù)生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，由于進(jìn)水偏堿性，需通過加酸進(jìn)行pH值的調(diào)節(jié)。

本項(xiàng)目進(jìn)水有機(jī)物、懸浮物濃度較高，因此在調(diào)節(jié)池底部設(shè)置穿孔曝氣裝置，以防沉積。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

設(shè)計(jì)流量：15 000 m3/d；水力停留時(shí)間：6 h；池容：3 750 m3；有效水深：5.5 m。

（2）主要工程內(nèi)容

提升泵選用臥式離心泵，共設(shè)4臺(tái)水泵（3用1備）。水泵規(guī)格為流量：210 m3/h。設(shè)4臺(tái)潛水?dāng)嚢杵?，設(shè)2臺(tái)板式冷卻塔，規(guī)格為流量：315 m3/h；溫降為10～12 ℃。

2.1.3 除硫沉淀池、氧化池

廢水進(jìn)入除硫沉淀池，通過投加硫酸亞鐵粉去除廢水中的硫化物。生成沉淀物進(jìn)入污泥池，上清液進(jìn)入后續(xù)處理單元。

廢水進(jìn)入氧化池，通過鼓風(fēng)曝氣進(jìn)一步去除硫化物及部分有機(jī)物。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

①除硫沉淀池：設(shè)計(jì)流量：15 000 m3/d；沉淀池表面負(fù)荷：0.70 m3/(m2·h)。

②氧化池：設(shè)計(jì)流量：15 000 m3/d；曝氣池停留時(shí)間：2 h；池容：1 250 m3。

（2）主要工程內(nèi)容

①除硫沉淀池設(shè)2臺(tái)攪拌器，2臺(tái)排泥泵（1用1備，規(guī)格為流量：10 m3/h），并配備行車式刮吸泥機(jī)。

②氧化池配套設(shè)置2 臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，規(guī)格為流量：22 m3/min；壓力：0.05 MPa。氧化池內(nèi)配備盤式微孔曝氣器，規(guī)格為3.5 m3/（h·個(gè)）。

2.1.4 混凝沉淀池

混凝沉淀池的目的是去除污水處理廠進(jìn)水中易沉淀的固體顆粒和懸浮物質(zhì)，從而降低后續(xù)生化處理單元的懸浮固體和有機(jī)污染物負(fù)荷[4]。當(dāng)污水進(jìn)入混凝沉淀池后流速迅速減少至0.02 m/s以下，從而極大地減小了水流夾帶懸浮物的能力，通過投加混凝劑，使懸浮物在重力作用下沉淀成為污泥，而相對(duì)密度小于1的細(xì)小漂浮物則浮至水面形成浮渣而除去。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

設(shè)計(jì)流量：15 000 m3/d；沉淀池表面負(fù)荷：0.70 m3/(m2·h)。

（2）主要工程內(nèi)容

混凝沉淀池設(shè)2臺(tái)絮凝攪拌器，混凝沉淀池設(shè)2臺(tái)排泥泵（1用1備，規(guī)格為流量：100 m3/h），并配備行車式刮吸泥機(jī)。

2.2 厭氧處理單元

2.2.1 水解酸化池

廢水中含有難以降解的大分子有機(jī)物，本項(xiàng)目采用水解酸化池，使污水中難以降解的大分子有機(jī)物在水解與產(chǎn)酸階段，分解為較容易降解的小分子有機(jī)物，從而有效提高污水的可生化性[5]。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

設(shè)計(jì)流量：15 000 m3/d；水力負(fù)荷：0.4 m3/（m2·h）；停留時(shí)間：15.8 h；池容：9 860 m3；有效水深：6.5 m。

（2）主要工程內(nèi)容

水解酸化池內(nèi)共設(shè)置8臺(tái)潛水推流器，規(guī)格為槳葉直徑：2 600 mm；轉(zhuǎn)速：76 rpm。

2.2.2 水解沉淀池

在水解酸化反應(yīng)過程中，反應(yīng)器內(nèi)部的填料上附著的污泥會(huì)剝落，該部分污泥在水解沉淀池中沉降，并排放至污泥泵站，上清液進(jìn)入后續(xù)處理單元。回流污泥根據(jù)運(yùn)行情況控制流量進(jìn)入水解酸化池。

由于本項(xiàng)目廢水有機(jī)物濃度高，池子面積大，水解工藝的停留時(shí)間長(zhǎng)，如采用脈沖布水方式較難實(shí)現(xiàn)均勻布水，強(qiáng)度難以保證。因此，經(jīng)比選后確定采用推流式混合的溝型。溝型池體結(jié)合了推流和完全混合兩種流態(tài)，減少短流，使進(jìn)水被數(shù)十倍甚至數(shù)百倍的循環(huán)水所稀釋，從而提高了系統(tǒng)的緩沖能力，并使污染底物與微生物充分接觸，提高效率。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

①沉淀池：表面負(fù)荷：1.0 m3/（m2·h）。

②污泥泵站：設(shè)計(jì)流量：625 m3/h；最大回流比：100%；干污泥產(chǎn)量：5 tDS/d。

（2）主要工程內(nèi)容

①沉淀池：共設(shè)2座水解沉淀池，每座配備一臺(tái)行車式刮吸泥機(jī)。

②污泥泵站：污泥回流泵設(shè)置3臺(tái)（2用1備），單泵規(guī)格為流量：313 m3/h。剩余污泥泵設(shè)置2臺(tái)（1用1備），單泵規(guī)格為流量：60 m3/h。

2.2.3 好氧處理單元（好氧池）

廢水經(jīng)厭氧水解后進(jìn)入好氧池，廢水在好氧池中，通過鼓風(fēng)曝氣去除絕大部分有機(jī)物，出水混合液經(jīng)中間提升泵站進(jìn)入二次沉淀池，在二沉池實(shí)現(xiàn)泥水分離。底部沉泥進(jìn)入污泥泵房，上清液進(jìn)入后續(xù)處理單元。回流污泥根據(jù)運(yùn)行情況控制流量進(jìn)入好氧池，剩余污泥脫水處理，清液進(jìn)入后續(xù)處理單元。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

①好氧池：設(shè)計(jì)流量：15 000 m3/d；有效容積：13 156 m3；有效水深：5.75 m；停留時(shí)間：21 h；鼓風(fēng)曝氣量：312.5 m3/min；水氣比：1：30；污泥濃度：4.0 g/L。

②二沉池：表面負(fù)荷：0.8 m3/（m2·h）。

③污泥泵站：設(shè)計(jì)流量：625 m3/h；最大回流比：100%；干污泥產(chǎn)量：10 tDS/d。

（2）主要工程內(nèi)容

①好氧池：好氧池I～I(xiàn)I內(nèi)共設(shè)置6臺(tái)潛水推流器，規(guī)格為槳葉直徑：2 300 mm；轉(zhuǎn)速：46 rpm。好氧池內(nèi)配備盤式微孔曝氣器，規(guī)格為5 m3/（h·個(gè)）。

②二沉池：采用輻流式沉淀池，周邊進(jìn)水，周邊出水，共2座，每座池規(guī)格為內(nèi)徑：22 m。沉淀池出水采用環(huán)形集水槽，每座沉淀池內(nèi)配備一臺(tái)中心傳動(dòng)刮吸泥機(jī)。

③污泥泵站：污泥回流泵設(shè)置3臺(tái)（2用1備），單泵規(guī)格為流量：313 m3/h。剩余污泥泵設(shè)置2臺(tái)（1用1備），單泵規(guī)格為流量：125 m3/h。

④中間提升泵站：提升泵選用潛污泵，共設(shè)4臺(tái)水泵（3用1備）。水泵規(guī)格為流量：210 m3/h。

2.3 深度處理單元

結(jié)合上述厭氧、好氧處理工藝，從排放標(biāo)準(zhǔn)、占地、投資、運(yùn)營(yíng)成本等方面考慮，本項(xiàng)目選用高效沉淀池工藝作為深度處理工藝。高效沉淀池可通過投加PAM、PAC混凝劑，使剩余難降解有機(jī)物、懸浮物、總磷等污染物沉淀并去除，進(jìn)一步凈化水質(zhì)[6]。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

設(shè)計(jì)流量：625 m3/h；表面負(fù)荷：6.25 m3/(m2·h)；有效水深：6 m。

（2）主要工程內(nèi)容

共設(shè)4臺(tái)攪拌器，其中2臺(tái)規(guī)格為轉(zhuǎn)速：200 rpm，另外2臺(tái)規(guī)格為轉(zhuǎn)速：400 rpm。

沉淀池內(nèi)設(shè)中心傳動(dòng)刮吸泥機(jī)，配套設(shè)置2臺(tái)排泥泵（1用1備），規(guī)格為流量：15 m3/h。

2.4 污泥濃縮池

通過添加污泥藥劑對(duì)污泥進(jìn)行濃縮、調(diào)理，經(jīng)過隔膜板框壓濾機(jī)壓榨脫水，使脫水后的泥餅含水率降至60%。

（1）設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

設(shè)計(jì)污泥處理量：47.5 tDS/d，118.75 t/d（含水率為60%）。

（2）主要工程內(nèi)容

①污泥濃縮池

2座污泥濃縮池，規(guī)格為池內(nèi)徑：22 m，濃縮池內(nèi)設(shè)中心傳動(dòng)濃縮機(jī)。

②污泥調(diào)理池

2座污泥調(diào)理池，每座調(diào)理池內(nèi)設(shè)2臺(tái)攪拌器，規(guī)格為轉(zhuǎn)速：30 rpm；電機(jī)功率：2.2 kw。

③污泥脫水機(jī)房

廂式隔膜壓濾機(jī)4臺(tái)，單臺(tái)過濾面積：400 m2。配套輔助設(shè)備包括：翻板系統(tǒng)、藥劑制備投加系統(tǒng)、高低壓泵、壓榨泵、濾布洗滌泵、空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、冷干機(jī)、過濾器、壓力變送器和流量計(jì)等。

3 運(yùn)行成本分析

本項(xiàng)目運(yùn)行成本主要包括人工成本、藥劑消耗量、電費(fèi)、水費(fèi)、污泥外運(yùn)處置費(fèi)及日常維修費(fèi)。全年運(yùn)行費(fèi)用為5 486.47萬元，折合單位水處理運(yùn)行成本為10.02元/噸。

4 結(jié)語

本文通過分析某印染基地產(chǎn)生的漿染廢水水質(zhì)特點(diǎn)，采用先物化處理，去除硫化物及其他部分污染物，為后續(xù)生化反應(yīng)提供有利條件；然后通過生化處理，有效降解有機(jī)物；最后采用高效沉淀池處理磷及其他污染物，保證水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。污水處理后CODCr削減約91.7%，BOD5削減約90%，硫化物削減約99.8%，TP削減約70%，滿足當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)，有效解決了原處理系統(tǒng)超負(fù)荷的問題。本項(xiàng)目對(duì)類似工程的分析和設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。